Генна́дий Ива́нович Ди́мов (род. 27 декабря 1927 года, село Кудара Байкало-Кударинского района Бурятск-Монгольской АССР) — советский и российский физик-экспериментатор, член-корреспондент РАН. Работы по теории и технике ускорителей заряженных частиц, по удержанию высокотемпературной плазмы в ловушках, по источникам положительных и отрицательных ионов водорода, получению атомарных пучков водорода высокой энергии и управляемому термоядерному синтезу. Разработал метод безлеувилльной перезарядной инжекции протонов в кольцевые ускорители и накопители. Разработал сильноточные поверхностно-плазменные источники пучков отрицательных ионов и атомов для различных применений. Предложил амбиполярную ловушку для удержания высокотемпературной плазмы. Предложил плазменные мишени для преобразования пучков отрицательных ионов водорода в атомарные пучки.

Биография

Война заставила Г. И. Димова прервать учебу в школе и пойти работать. Ему удалось вернуться к учебе, закончить школу и поступить на физико-технический факультет Томского политехнического института, по окончании которого, в 1951 году, он был принят в аспирантуру физико-технического факультета ТПИ. В 1954 году защитил кандидатскую диссертацию. В 1954—1960 годах возглавлял лабораторию в Научно-исследовательском институте ядерной физики, электроники и автоматики при ТПИ, преподавал курс ядерной физики на физико-техническом факультете ТПИ. В 1960 году перешел в только что организованный Институт ядерной физики СО АН СССР в Новосибирский Академгородок. В 1969 году получил диплом доктора физико-математических наук. С 1960 года преподавал на Кафедре общей физики Новосибирского государственного университета, с 1972 года — профессор, в 1972—1985 годах возглавлял Кафедру общей физики НГУ. С 29 декабря 1981 года — член-корреспондент АН СССР по Отделению общей физики и астрономии (физика). С 2011 года — советник РАН.

Научная деятельность

Научная деятельность Г.И. Димова началась с разработки безжелезных кольцевых ускорителей. Уже в 1952 году им был запущен один из первых безжелезных бетатронов. В течение 1954—1960 гг. возглавляемой им лабораторией ТПИ разработан и сооружен один из крупнейших в то время электронных синхротронов на энергию 1,5 ГэВ, работающий в настоящее время.

В ИЯФ СО АН СССР большой опыт физика-экспериментатора помог быстрому запуску первых установок со встречными пучками. Из работ над проектами первых протон-протонных и протон-антипротонных накопителей, начатых по инициативе Г. И. Будкера, родилась перезарядная инжекция протонов в ускорители и накопители, получившая широкое международное признание. Перезарядная инжекция позволила ликвидировать ограничения яркости накапливаемых пучков, обусловленные теоремой Лиувилля, и заполнять до предела по пространственному заряду современные ускорители с большой фазовой емкостью при ограниченной яркости инжектируемых пучков, что особенно важно при получении интенсивных пучков поляризованных частиц. В этих исследованиях Г.И. Димовым разработаны принципиальные основы перезарядной инжекции, созданы элементы ее технического обеспечения (источники интенсивных пучков отрицательных ионов с высокой яркостью, перезарядные мишени в виде хорошо сформированных сверхзвуковых газовых струй в вакууме, малогабаритные быстродействующие затворы для напуска газа в вакуум, средства наблюдения за пучками, ионизационные профилометры, с помощью которых теперь получается наиболее детальная информация о характеристиках протонных пучков в ускорителях и накопителях, и т. д.). Изучение механизмов ограничения интенсивности накопленных пучков позволило в дальнейшем осуществить компенсацию пространственного заряда протонов электронами, превысить на порядок предел интенсивности циркулирующих пучков, обусловленный пространственным зарядом, и перейти к принципиально новому режиму работы циклического ускорителя с удержанием частиц в коллективных самосогласованных полях. В ходе этих работ экспериментально обнаружен и исследован ряд новых неустойчивостей интенсивных компенсированных пучков и найдены методы их стабилизации.

После 1971 г. Г. И. Димов с сотрудниками разработал поверхностно-плазменный метод получения пучков отрицательных ионов при захвате электронов из твердого тела на уровни электронного сродства распыленных и отразившихся частиц при бомбардировке поверхности ионами газоразрядной плазмы. Детальные исследования позволили в короткий срок понять физические основы нового механизма образования отрицательных ионов и разработать поверхностно-плазменные источники ионов сравнимые по характеристикам с лучшими протонными источниками. Создание этих источников позволило в полной мере реализовать преимущества перезарядной инжекции, и она быстро утвердилась почти на всех крупных протонных ускорителях мира.

Широкое международное признание получили работы Г. И. Димова по получению интенсивных пучков ускоренных атомов для нагрева плазмы. Еще при разработке перезарядных источников отрицательных ионов им впервые были успешно применены многощелевые системы прецизионного формирования пучков положительных ионов, позволившие на порядки повысить первеанс ионных источников. Впервые была отмечена принципиальная важность стабильности эмиттирующей плазмы для получения хороших ионно-оптических характеристик и устойчивой компенсации пространственного заряда пучков. Эти результаты стали основой для создания современных инжекторов ускоренных атомов водорода для нагрева плазмы и других применений. Разработаны квазистационарные инжекторы атомов с мощностью пучков в мегаваттном диапазоне. Для получения атомов с энергиями более 100 кэВ разработаны поверхностно-плазменные источники ионов с током более 10 А. Для повышения эффективности преобразования ионов высоких энергий в атомы предложены плазменные мишени. Экспериментально подтверждена высокая эффективность мишеней из литиевой, магниевой и водородной плазмы.

Эти результаты послужили основой для постановки соответствующих работ в ряде лабораторий Советского Союза, многих лабораторий США, Англии, Японии и других стран, стали основной тематикой специализированных международных симпозиумов. В разработке этих проблем лаборатория Г. И. Димова в течение многих лет занимала ведущее положение в мире.

Особенно большой резонанс получило выдвинутое в 1976 г. предложение Г. И. Димова использовать амбиполярные электрические поля, возникающие при удержании плазмы в классическом пробкотроне, для улучшения продольного удержания плазмы в прямых магнитных ловушках. На этой основе в короткий срок были разработаны принципиальные основы получения и удержания плазмы в амбиполярных ловушках, что позволило приступить к экспериментальным исследованиям. Под руководством Г.И. Димова проведён цикл экспериментов по получению и удержанию горячей плазмы в тандемной амбиполярной ловушке. Получен ряд важных результатов: достижение в полностью осесимметричной ловушке МГД-устойчивости плазмы с высоким давлением ( 40%) получение горячей (с температурой до ~ 1 кэВ) плазмы в ловушке на неустойчивости Кельвина-Гельмгольца, обнаружение близкого к классическому поперечного удержания плазмы в длинном соленоиде с пробками. Эти предложения стали основой нового направления в управляемом термоядерном синтезе, активно поддержанного в Японии и США, источником новых физических результатов в физике плазмы. Эксперименты на крупных термоядерных установках Японии и США (GAMMA-10, ТМХ, TMX-U) подтвердили, что амбиполярные барьеры великолепно запирают уход частиц вдоль магнитного поля, повышая «продольное» время жизни до сотен миллисекунд.

В ИЯФ СО РАН была построена большая амбиполярная ловушка АМБАЛ-М. В отличие от других амбиполярных ловушек, в ловушке АМБАЛ-М реализована полностью осесимметричное магнитное поле для удержания плазмы. Осуществлен запуск первой очереди этой установки. Однако работы на АМБАЛ-М были прекращены после прекращения финансирования в конце ХХ века.

Награды

• Орден «Знак Почёта» (1975)
• Орден Трудового Красного Знамени (1987)
• Медаль «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941—1945 гг.» (1995)
• Юбилейная медаль «За доблестный труд (За воинскую доблесть). В ознаменование 100-летия со дня рождения Владимира Ильича Ленина» (1970)
• Медаль «Ветеран труда» (1987)
• Юбилейная медаль «50 лет Побе́ды в Вели́кой Оте́чественной войне́ 1941—1945 гг.» (1995)
• Юбилейная медаль «60 лет Побе́ды в Вели́кой Оте́чественной войне́ 1941—1945 гг.» (2005)

Основные публикации

1. Димов Г. И. Бетатрон с прямолинейными участками // Известия ВУЗов – Физика. — 1, 1957. — С. 62-71.
2. Будкер Г. И., Димов Г. И. Перезарядная инжекция протонов в кольцевые ускорители // Proc. Intern.Conf. on High Energy Accelerators (Dubna. 1963. Moscow: ATOMIZDAT), 1964. — С. 993-996.
3. Будкер Г. И., Димов Г. И. и др. Эксперименты по перезарядной инжекции протонов в накопители // Атомная энергия. — 19. 1965. — С. 507-510.
4. Воробьёв А. А., Власов А. Г., Визирь В. А., Габрусенко И. А., Дворецкий М. Н., Димов Г. И. и др. Электронный синхротрон на 1,5 Гэв Томского политехнического института // Атомная энергия. — 21. 1966. — С. 435-438.
5. Будкер Г. И., Димов Г. И., Дудников В. Г. Эксперименты по получению интенсивного протонного пучка методом перезарядной инжекции // Атомная энергия. — 22. 1966. — С. 348-356.
6. Димов Г. И., Кононенко Ю. Г., Савченко О. Я., Шамовский В. Г. Получение интенсивных пучков ионов водорода // ЖТФ. — 38, 1968. — С. 997-1004.
7. Димов Г. И. Водородная струя в вакууме из сверхзвукового сопла // ЖТФ. — 39. 1969. — С. 681-688.
8. Димов Г. И., Савкин В. Я. Формирование тонких газовых струй в вакууме // ЖТФ. — 44. 1974. — С. 1200-1205.
9. Димов Г. И., Росляков Г. В. Инжектор отрицательных ионов водорода с током 20 мА // ПТЭ. — 2. 1974. — С. 33-35.
10. Dimov G. I. Surface-plasma hydrogen negative ion sources // 2th Symposium on Ion Sources and Formation of Ion Beams (Berkeley. 1974. LBL-3399), Invited report VIII-1. 1974.
11. Dimov G. I., Roslyakov G. V. Convertion of a beam of negative hydrogen ions to atomic hydrogen in a plasma target at energies between 0.5 and 1 Mev // Nucl.Fusion. — 15, 1975. — P. 551-553.
12. Димов Г. И., Росляков Г. В., Савкин В. Я. Диагностический инжектор атомов водорода // ПТЭ. . — 4. 1977. — С. 29-32.
13. Dimov G. I., Derevyankin G. E., Dudnikov V. G. A 100-mA negative hydrogen-ion source for accelerators // IEEE Transactions on Nuclear Science. — NS-24. 1977. — P. 1545-1547.
14. Димов Г. И., Иванов А. А., Росляков Г. В. Исследование водородной плазменной мишени // Физика плазмы. — 6. 1980. — С. 933-942.
15. Давыденко В. И., Димов Г. И., Росляков Г. В. Получение прецизионных ионных и атомных пучков высокой интенсивности // Доклады АН СССР. — 271. 1983. — С. 1380-1383. [Soviet Physics–Doklady. — 28. 1983. — P. 685-687]
16. Dimov G. I., Chupriyanov V. E. Compensated proton-beam production in an accelerating ring at a current above the space-charge limit // Particle Accelerators. — 14. 1984. — P. 155-184.
17. Бельченко Ю. И., Димов Г. И. Импульсный многоамперный источник отрицательных ионов водорода // ВАНТ серия: Термоядерный синтез. — 1 (14). 1984. — С. 42-47.
18. Димов Г. И., Росляков Г. В. Развитие атомарных инжекторов для нагрева и диагностики плазмы // ВАНТ серия: Термоядерный синтез. — 3 (16). 1984. — С. 3-15.
19. Димов Г. И. Эксперимент АМБАЛ-Ю // ВАНТ серия: Термоядерный синтез. — 3. 1988. — С. 13-23.
20. Dimov G. I., Morozov I. I. 50-A ion source IK-50 for AMBAL-M device // Rev. Sci. Instrum. — 61. 1990. — P. 401-402.
21. Bel’chenko Yu. I., Dimov G. I., Kupriyanov A. S. Multiampere negative ion source development at Novosibirsk // Rev. Sci. Instrum. — 67. 1996. — P. 1108-1113.
22. Ахметов Т. Д., Белкин В. С., Бендер Е. Д., Давыденко В. И., Димов Г. И. и др. Создание горячей стартовой плазмы в концевой системе АМБАЛ-М // Физика плазмы. — 23. 1996. — С. 988-1001. [Production of a hot initial plasma in the end system of the AMBAL-M divice // Plasma Physics Reports. — 23. 1996. — P. 911-923]
23. Dimov G. I. Use of hydrogen negative ions in particle accelerators // Rev. Sci. Instrum. — 67. 1996. — P. 3393-3404.
24. Димов Г. И. Амбиполярная ловушка: экспериментальные результаты, проблемы и перспективы // Физика плазмы. — 23. 1997. — С. 883-908. [Ambipolar traps: experimental results, problems, and prospects // Plasma Physics Reports. — 23. 1997. — P. 813-836]
25. Akhmetov T. D., Belkin V. S., Bender E. A., Davydenko V. I., Dimov G. I. et al. AMBAL-M status // Transactions of Fusion Technology. — 35. — 1T. 1999. — P. 94-98.
26. Dimov G. I. Reactor's perspective of tandem mirrors // Transactions of Fusion Technology. — 35. — 1T. 1999. — P. 10-19.
27. Akhmetov T. D., Belkin V. S., Bespamyatnov I. O., Davydenko V. I., Dimov G. I. et al. Experiments with dense plasma in the central solenoid of the AMBAL-M // Transactions of Fusion Science and Technology 43, No.1T, 2003. — P. 58-62.
28. Димов Г. И. Амбиполярная ловушка // УФН. — 175. 2005. — С. 1185-1206. [Ambipolar trap // Physics–Uspekhi. — 48. 2005. — P. 1129-1149] http://www.mathnet.ru/links/8b1681168ff2e665430e8f2d29e63b23/ufn244.pdf
29. Dimov G. I. Feasible scenario of starup and burnup of fusion plasma in ambipolar D-T reactor // Fusion science and technology. — 59. — 1T. 2011. — P.208-210.
30. Dimov G. I., Emelev I.S. Multicusp trap with circular geometry for confinement of low-temperature plasma // Fusion science and technology. — 59. —1T. 2011. — P.211-213.
31. Dimov G. I., Emelev I.S. Experiments to study the confinement of a target plasma in a magnetic trap with inverse plugs and circular multipole walls // Technical physics. — 59. —2. 2014. — P.181-189.
32. Берендеев Е.А., Димов Г. И., Иванов А. В., Лазарева Г. Г., Федорук М. П. Моделирование низкотемпературной многокомпонентной плазмы в ловушке-мишени // Доклады Академии Наук. — 460. — 5. 2015. — С. 1–3.

Литература

• Л. М. Барков, В. Г. Дудников, Б. Б. Кадомцев, Г. А. Месяц, Д. Д. Рютов, В. А. Сидоров, А. Н. Скринский, Б. В. Чириков «Геннадий Иванович Димов (К шестидесятилетию со дня рождения)» — «Успехи физических наук», № 154, стр.529-530 (1988)
• «Чл.-корр. РАН Г. И. ДИМОВУ — 80 лет» — Газета «Наука в Сибири», № 50 (2635), 27 декабря 2007 г.

Ссылки

• Профиль Г. И. Димов на официальном сайте РАН